Microstrip: Berechnung der Impedanz, wenn Massenflaechen auc

Mon Feb 15, 2010 10:37 am   

Hallo, NG!

Wenn man nach "Microstrip Calculator" googelt, finden sich viele Rechner,
welche die Impedanz für verschiedene Konfigurationen auf der Leiterplatte
berechnen: Surface/Embedded, usw...

Im Dokument:

http://homepages.fh-giessen.de/~hg7313/lehre/avt/skript/avt_hightechspeed_bg_kap3.pdf

wird Einiges erklärt. Übrigens, da ist zusätzlich von einer "Coated"
Microstrip die Rede - eigentlich, der häufigste Fall, da meistens die
Leiterbahnen ja mit Lötstopplack überzogen sind, und Lack ändert die
dielektrische Konstante für die Leitung. Im Artikel wird von daher
behauptet, dass die meisten Berechnungsprogrammen diese Tatsache nicht
berücksichtigen, wodurch die Ergebnisse verfälscht wären.

Leider konnte ich bisher nirgendwo eine Konfiguration finden, wo die Leitung
(MS) noch zwischen zwei Massenflächen verläuft (bitte, Fixed Font
verwenden):

Masse MS Masse
======= ===== =========
. . . . . . . . . . . . .
.. . . . . . . . . . . . .
. . .Dielektrikum . . . .
.. . . . . . . . . . . . .
=========================
Masse


Das wäre z.B. eine typische Konfiguration für eine Antennenzuleitung vom
Senderchip bis zur Antennenbuchse. Ich bin kein Fachmann für HF, aber mir
ist auch klar, dass wenn die Zuleitung nicht von Massenflächen umgeben wird,
wird dieses Stück der Leitung auch eine Antenne, das strahlt und die ganze
Abstimmung Sender-Antenne durcheinander bringt.

Hat jemand eine Berechnungsformel parat, die die Impedanz für die obige
Konfiguration errechnet?

TIA,

Igor.

Mon Feb 15, 2010 11:24 am   

Igor "Knight" Ivanov schrieb:


Das wäre dann eine "grounded coplanar waveguide" (grounded CPW), also
eine Koplanarleitung mit Massefläche. Ein wenig zur Theorie findet sich
hier: <http://www.microwaves101.com/encyclopedia/coplanarwaveguide.cfm>

TX-Line von AWR kann auch diesen Typ von Leitung berechnen:
<http://web.awrcorp.com/Usa/Products/Optional-Products/TX-Line/>


Eine Mikrostreifenleitung strahlt auch nicht nennenswert ab.

Christian
--
Christian Zietz - CHZ-Soft - czietz (at) gmx.net
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Mon Feb 15, 2010 11:35 am   

Danke, Christian!


Ein sehr nützliches und nettes Programm!

Mon Feb 15, 2010 12:26 pm   

Hallo nochmal!

Also, ich habe vergleichsweise festgestellt, dass das Programm fuer eine
"klassische" Single Microstrip die Werte ohne Beruecksichtigung von
Loetstopplack berechnet, wie es im Artikel

http://homepages.fh-giessen.de/~hg7313/lehre/avt/skript/avt_hightechspeed_bg_kap3.pdf

moniert wird.

Wie soll ich im Programm bei "grounded CPW" vorgehen? Die dielektrische
Konstante einfach auf 3.5 setzen (statt typisch 4.5 bei FR4)? Lt. Artikel
ist aber auch die Formel (am Beispiel von Single Microstrip) anders.

TIA,

Igor.

Mon Feb 15, 2010 4:25 pm   

Igor "Knight" Ivanov schrieb:


Ich wähle bei sowas ja die pragmatische Lösung und lasse meine
HF-Schaltungen nicht mit Lötstopplack versehen. Die Frage ist aber
schon, wie groß der Fehler bei einer CPW überhaupt wird. Ich habe das
Dokument ...


Mikrostreifenleitung (MS) ist die Differenz zwischen den Formeln mit und
ohne Lötstopplack offenbar nur 3 Ohm. Das bei normalen FR4 nur ungenau
spezifizierte \epsilon_r dürfte einen Einfluss in gleicher Größenordnung
haben, ebenso -- je nach Geometrie -- die Ungenauigkeiten beim Ätzen.


Das wird sicherlich nicht funktionieren. Schon weil die Feldverteilung
bei der CPW eine andere ist als bei einer MS, muss das effektive, durch
Lötstopplack beeinflusste \epsilon_r ein anderes sein.


Das kommt noch dazu.

Christian
--
Christian Zietz - CHZ-Soft - czietz (at) gmx.net
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Mon Feb 15, 2010 5:01 pm   

Christian Zietz wrote:


Ich hab bei meinen Kollegen auch noch nie eine HF-Platine mit Lötstopp
gesehen - auch der LNB, den ich mal seziert habe, hatte keinen.

Gruß
Henning

Mon Feb 15, 2010 6:05 pm   

Und wie lange halten die Leitungen gegen Korrosion? Oder sind sie vergoldet
(immersion gold finishing)?

Mon Feb 15, 2010 6:44 pm   

Igor "Knight" Ivanov schrieb:


Kommerzielle HF-Schaltungen sind in der Tat oft vergoldet. Wenn wir aber
am Institut Schaltungen ätzen, vergolden wir bei weitem nicht alle. Auch
die unvergoldeten funktionieren nach Jahren noch.

Christian
--
Christian Zietz - CHZ-Soft - czietz (at) gmx.net
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Mon Feb 15, 2010 6:52 pm   

Hi,

die Berechnung des Wellenwiderstandes ist nicht schwierig, aber mehr als
eine Formel. Genau beschrieben ist das in "Einführung in die Theorie und
Technik planarer Mikrowellenantennen in Mikrostreifenleitungstechnik" von
Gregor Gronau in der Bücherserie "Fortschritte der Hochfrequenztechnik"
erschienen in der Verlagsbuchhandlung Nellissen-Wolff (Prof. Dr.-Ing. Ingo
Wolf, Universität Duisburg) mit der ISBN 3-922697-21-6

Das wären dann die neuesten Berechnungsgrundlagen die es dazu gibt.

mfG Ingenieurbüro Baumann

Mon Feb 15, 2010 7:33 pm   

Daneben gibts noch AppCAD:
http://www.hp.woodshot.com/

Thomas

Mon Feb 15, 2010 8:16 pm   

Christian Zietz wrote:


Richtig, die setzen dann zwar etwas Patina an, aber das ist wohl nur ein
kosmetisches Problem.

Gruß
Henning
--
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PM: henningpaul_at_gmx.de , ICQ: 111044613